Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ Государственный Институт РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра инженерной и компьютерной графики

Курсовой проект

Объяснительная ЗАПИСКА

“Анализ нагруженности плоского рычажного механизма”

Управляющий проекта: Выполнила:

Евстратов Н.Д. ст. гр. ВПС-08-2

Середа Л.Б. Комарова Д.В.

Харьков 2010

Данные:

Данные курсового проекта - 3/1-3 (3-я схема механизма, 1-ый вариант задания и третье положение механизма, соответственно).

Данные первого Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат варианта для данной схемы механизма:

Частота вращения n=510 об/мин;

Длина звеньев:= 30мм, = 90мм, = 50мм, = 30мм , =65мм

Центры тяжести – размещены посредине соответственных звеньев: АВ, ВE, CD, EF, также в ползуне F.

Массы ползунa: F=10кг

Массы звеньев: АВ = 4 кг, BE = 12 кг, EF = 65 кг, AD = 80, CD = 6

Момент инерции звена:

Большая сила Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат сопротивления Р=100 Н

Масса звеньев m=q×l, где q=0.1кг/м, l – длина звена.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 3

1 ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА.. 3

1.1Структурный анализ механизма. 3

1.1.1 Перечисление звеньев механизма. 3

1.1.2 Список кинематических пар. 3

1.1.3 Определение степени подвижности механизма. 3

1.1.4 Определение класса механизма. 3

1.2 Кинематический анализ механизма. 3

1.2.1 Построение Pv-плана скоростей. 3

1.2.2. Определение угловых скоростей звеньев механизма. 3

1.2.3 Построение Ра-плана ускорений. 3

1.3 Силовой Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат анализ механизма. 3

1.3.1. Расчет сил и основных моментов инерции звеньев механизма. 3

2 РАСЧЕТ Частей КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР НА Крепкость.3

2.1 Выбор расчетной схемы.. 3

2.2 Построение эпюр NZ , Qy , Mx 3

2.2.1 Построение эпюры NZ .3

2.2.2 Построение эпюры Qy .3

2.2.3 Построение эпюры Mx .3

2.3 Подбор сечений. 3

ВЫВОДЫ.3

ЛИТЕРАТУРА.. 3


ВВЕДЕНИЕ

Курс теоретической и прикладной механики рассматривает общие способы исследования Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат и проектирования и является общетехнической дисциплиной, сформировывает познание инженеров по конструированию, изготовлению и эксплуатации машин. Общие способы синтеза устройств позволяют будущему инженеру определять многие характеристики проектируемых устройств и машин. Познание видов устройств, их кинематических и динамических параметров, способов их синтеза, даёт возможность инженеру ориентироваться не только лишь в Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат механизмах работы, да и в их технологической связи на производстве. Курс теоретической и прикладной механики является основой для исследования следующих дисциплин.

Цель данного курсового проекта - закрепление теоретических познаний, приобретенных при исследовании курса. Во время проектирования механизма решается такая задачка: по избранной расчетной схеме и данной кинематической чертой найти размеры Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат и нагруженности звеньев. Другими словами, провести анализ нагруженности механизма.

К основным задачкам, которые решаются при выполнении курсового проекта, можно отнести такие:

- исследование способов определения кинематических характеристик звеньев и отдельных частей механизма;

- исследование способов расчета сил и моментов, которые действуют на звенья механизма, расчета энергетических характеристик;

- исследование методики расчета звеньев на крепкость Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат;

- развитие способностей в разработке конструкторской документации.

Курсовой проект содержит в себе:

- динамический анализ механизма (выбор расчетной схемы, построение плана скоростей, построение плана ускорений, структурный анализ механизма, силовой анализ механизма);

- расчет звеньев механизма на крепкость (выбор расчетной схемы, построение эпюр Nz , Qy , Mx подбор сечений).

1 ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА

1.1 Структурный Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат анализ механизма

Механизм – кинематическая цепь, у которой при данном движении 1-го либо нескольких звеньев относительно звена принятого за стойку другие звенья совершают полностью определенное движение. Количество ведущих звеньев соответствует степени подвижности механизма, другими словами степени свободы его относительно стойки.

Структурные группы делятся на классы зависимо от класса контура Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат. Класс группы определяется наивысшим классом контура, входящего в его состав. Более всераспространенными являются структурные группы II класса I и II вида.

Для определения класса механизма нужно выделить в нем группы, начиная из более отдаленных от ведущего звена. В итоге чего остается механизм I класса. Этот процесс исследования именуется структурным анализом механизма Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат.

1.1.1 Перечисление звеньев механизма

Рассмотрев нрав движения, в механизме можно выделить последующие звенья:

0 – стойка;

1 – ведущее звено;

2, 3, 4 – соединительные звенья;

5 – ведомое звено.

Означает, в нашем механизме 5 подвижных звеньев.

1.1.2 Список кинематических пар

1-2 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная

2-3 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная

2-4 - кинематическая пара 5-го класса, вращательная

4-5 - кинематическая пара 5-го класса, поступательная

1.1.3 Определение степени подвижности механизма Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат

Степень подвижности механизма определяем по уравнению Чебышева:

W=3n - 2р5 - р4 , (1.1.1) где n - количество подвижных звеньев механизма; р4 , р5 - количество кинематических пар 4-го и 5-го класса.

Для данного механизма количество подвижных звеньев n=5, кинематических пар 5-го класса р5 =7; кинематические пары 4-го класса отсутствуют.

W = 3*5-2*7=1

Потому что степень подвижности механизма равна 1, то Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат для работы данного механизма нужно одно ведущее звено.

1.1.4 Определение класса механизма

Выделим структурные группы нашего механизма и установим их класс и вид (процесс начнем с группы, более удаленной от ведущего звена).

Анализируемый механизм состоит из 3-х структурных групп: 4-5, 2-3 и 0-1. Исследуем каждую группу в отдельности:

4-5 – группа 2-го класса 2 вида, W Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат=0;

2-3 – группа 2-го класса 1 вида, W=0;

0-1 – группа 1-го класса, W=1.

По наивысшему классу группы, входящей в состав исследуемого механизма, можно утверждать, что данный механизм 2-го класса.

1.2 Кинематический анализ механизма

1.2.1 Построение Pv-плана скоростей

Планом скоростей именуют векторное изображение скоростей соответствующих точек плоского механизма для данного его положения.

Для кинематического анализа Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат механизма нужно выстроить план скоростей и ускорений. План скоростей – это диаграмма, на которой изображены векторы скоростей точек плоского механизма. Для каждого механизма строиться собственный план.

Построение плана скоростей механизма начинается с точки В, принадлежащей звену АВ, потому что известна угловая скорость и длина звена АВ, также известна линия движения Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат.

(1.2.1.1)

Скорость точки В будет равна:

(1.2.1.2)

Для построения плана скоростей нужно избрать масштабный коэффициент.

(1.2.1.3)

В произвольнойплоскости чертежа избран полюс Рv . Полюс – это точка, вокруг которой происходит относительное и вращательное движение. Вектор скорости точки В перпендикулярен звену АВ в этом положении и ориентирован в сторону вращения.

При определении скорости точки С учитываем Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат, что она принадлежит сразу двум звеньям ВС и СD. Для плоскопараллельного движения, которое совершают эти звенья, используем аксиому о разложении скоростей: скорость хоть какой точки твердого тела равна векторной суме скорости полюса и скорости относительного движения этой точки относительно этого полюса.

= + ─ в принадлежности к звену ВС, (1.2.1.4)

─ в принадлежности Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат к звену CD. (1.2.1.5)

Потому что точка D находится на опоре, то VD =0.

В уравнении (1.2.1.4) 1-ое слагаемое понятно по величине и по направлению, а о втором слагаемом понятно только то, что вектор скорости ориентирован перпендикулярно АВ.

В уравнении (1.2.1.5) , потому что точка D недвижна, о втором слагаемом уравнения (1.2.1.5) понятно только Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат то, что этот вектор перпендикулярен ВС.

, (1.2.1.6)

,

, (1.2.1.7)

.

На приобретенном векторе СВ выбрана точка Е, пропорционально ее расположению на шатуне СВ механизма. Из соотношения находим :

, (1.2.1.8)

,

Скорость точки Е находится по тому же принципу что и точки С:

(1.2.1.9)

Для построения точки Fнеобходимо на плане провести вектор, перпендикулярный звенуFE механизма из точки Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат e, а от полюса Pv провести прямую, параллельную траектории перемещения поршня F. В точке скрещения 2-ух прямых будет точка, которая соответствует скорости точки F.

План скоростей позволяет нам отыскать скорости центров масс.

(1.2.1.10)

(1.2.1.10)

(1.2.1.11)

(1.2.1.12)

(1.2.1.13)

Таблица 1.1 – Значения скоростей

, м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с , м/с
1.6 1.6 0 1.62 1.62 0.44 0.06 0.8 1.58 0.8 1.62 1.61

1.2.2. Определение угловых скоростей звеньев Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат механизма

С помощью плана скоростей можно найти угловые скорости звеньев механизма.

Угловая скорость звена СВ:

, (1.2.2.1)

.

Аналогично для звена EF:

, (1.2.2.2)

.

Также для звена CD:

, (1.2.2.3)

.

Таблица 1.2.2.1. Угловые скорости звеньев

, , ,
4.9 0.9 32

1.2.3 Построение Ра-плана ускорений

Ускорение точки имеет две составляющие: обычное (центростремительное) и касательное (тангенциальное).

Построение плана ускорений начинаем с ведущего звена, потому что =const и Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат в таком случае:

, (1.2.3.1)

.

Произвольно в плоскости чертежа избираем полюс РА . Строим вектор ускорения точки В, который ориентирован по звену АВ к точке вращения А.

Избираем масштаб плана ускорений:

, (1.2.3.2)

.

Для ведущего звена тангенциальное ускорение всегда понятно: или равно 0, или const. В этом случае , потому что ε=0 (задано ω).

Для построения точки Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат С составляем уравнение, на основании аксиомы о плоскопараллельном движении:

. (1.2.3.3)

Разглядим данное уравнение.

Понятно, что обычное ускорение точки С ориентировано по радиусу к центру вращения, а значение можно вычислить по формуле:

, (1.2.3.4)

.

Ускорение точки В понятно по направлению и значению. Обычное ускорение звена CB ориентировано по радиусу к центру вращения Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат к точке В, а его значение можно вычислить по формуле:

, (1.2.3.5)

,

, (1.2.3.6)

.

Построим на плане. От точки b строим параллельно ВС.

Тангенциальное ускорение понятно по направлению: оно перпендикулярно нормальному .

Построим обычное ускорение точки С . Высчитаем его значение по формуле:

, (1.2.3.7)

.

Ускорение начинаем строить из полюса с направлением к точке D – получим точку . Тангенциальное Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат ускорение строим таким макаром: отлаживаем перпендикулярно вектору . Соединяем и с , b и с.

Определим полное ускорение в точке С:

, (1.2.3.8)

,

Для построения ускорения в точке Е находим е, которое лежит на продолжении вектора bc. По пропорции найдем се , соединим е с полюсом – получим полное ускорение точки Е:

,

, (1.2.3.9)

,

,(1.2.3.10)

.

Для построения точки F Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат составляем уравнение, на основании аксиомы о плоскопараллельном движении:

. (1.2.3.11)

Разглядим данное уравнение.

Обычное ускорение параллельно звену EF. Для его построения от е отложим , параллельное звену FE размером:

, (1.2.3.12)

,

Проведем из полюса линию, параллельную траектории перемещения точки F, также перпендикуляр к . На скрещении получим точку f . Высчитаем ускорение :

, (1.2.3.13)

.

Приобретенные результаты Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат ускорений занесем в таблицу 1.2.2.1:

, , , , , , , ,
85 53 2 33 43 17 0,05 40

Посчитаем ускорения для центров масс всех звеньев:

, (1.2.3.14)

,

, (1.2.3.15)

,

, (1.2.3.16)

,

, (1.2.3.17)

,

, (1.2.3.18)

.

Приобретенные результаты ускорений занесем в таблицу 1.2.2.2:

, , , , ,
43 64 21 25 17

Определим угловые ускорения звеньев механизма:

, (1.2.3.19)

,

, (1.2.3.20)

,

, (1.2.3.21)

,

Угловые ускорения звеньев сведем в таблицу 1.2.4:

, с-2 , с-2 , с-2 , с-2
0 366 260 615

1.3 Силовой анализ механизма

Способ силового анализа механизма с внедрением сил инерции и установления динамического уравнения носит Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат заглавие кинестатического расчета. Этот расчет основан на принципе Д'Аламбера, который подразумевает, что в общем случае все силы инерции звена, совершающие сложное движение, могут быть сведены к главной векторной силе инерции и к паре сил инерции , которая определяется по формулам:

;

, где

m – масса звена;

– ускорение центра тяжести;

– момент инерции звена относительно Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат оси проходящей через центр тяжести звена;

– угловое ускорение звена.

Сила инерции звена ориентирована обратно ускорению, а момент инерции в сторону оборотную направлению углового ускорения.

1.3.1. Расчет сил и основных моментов инерции звеньев механизма

, (1.3.1.1)

, (1.3.1.2)

, (1.3.1.3)

, (1.3.1.4)

, (1.3.1.5)

, (1.3.1.6)

, (1.3.1.7)

,

, (1.3.1.8)

,

, (1.3.1.9)

,

, (1.3.1.10)

.

Приобретенные данные сводим в таблицу 1.3.1:

Таблица 1.3.1

, H , H , H , H , H , кг* , кг* , кг* , кг*
172 768 126 200 170 0,0003 0,0144 0,00125 0,00282
, , , ,
0 5,3 0,325 1,7

Для нахождения реакций в кинематических парах разбиваем механизм на Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат группы Ассура. Начнем с группы звеньев более удаленной от ведущего звена. Это группа 4-5.Шарнирные связи заменяем реакциями R65 иR24 . Реакция в шарнире Е неведома ни по модулю ни по направлению, потому раскладываем её на составляющие :R24 n -по направлению оси и R24 t -перпендикулярно ей. Реакция в шарнире F Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат неведома по модулю и ориентирована перпендикулярно оси.

Запишем уравнение равновесия звена:

åMF =M4 +Fi 4 ×h1 -G4 ×h2 -R24 t ×LEF =0

Отсюда:

R24 t = (M4 +Fi 4 ×h1 - G4 ×h2 )/LEF = (1.7+200*0.023-80*0.0325)/0.065 = 57 Н

Для определения R24 n и R65 разглядим уравнение равновесия :

Согласно с этим векторным ур-нием строится замкнутый силовой многоугольник Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат. На чертеже выбирается полюс и от него проводится вектор случайной длины согласно направлению одной из сил. Масштабный коэффицент рассчитывается по формуле :

mF =G4 /(PF G4 )= 80/20 = 4 (н/мм)

где PF G4 -длина соответственного вектора на плане сил.

После чего к вектору G4 в случайном порядке достраиваются другие слагаемые векторного Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат уравнения, пересчитывая длины векторов через масштабный коэффициент.

Таблица 1.3.2. Данные для группы 4-5:

80 н 100 н 200 н 170 н 57 н 100 н
20 мм 25 мм 50 мм 42,5 мм 14 мм 25 мм

Используя план сил определим модули сил , и

=102,5*4=410 H

,=102*4=408 H

=24*4=96 Н

Для определения реакций в шарнирах B и Dрассмотрим группу 2-3.

Шарнирные связи заменяются реакциями , . Реакция в шарнире Е известна из рассматриваемой ранее кинематической пары и берется с обратным направлением. Реакция в шарнире В и Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат D неведома, потому раскладываем их на составляющие , ,, ,, ,.

Сумма моментов относительно В равна нулю , отсюда :

åMB = M2 - Fi2* h5 +G2 × h4 + R42 ×h6 + M3 + G3 × h7 -Fi3* h12 -R02 t × LCB =0

R02 t =(M2 - Fi2* h5 +G2 × h4 + R65 ×h6 + M3 + G3 × h7 -Fi3* h12 )/LBC = -504

Сумма моментов относительно Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат D равна нулю , отсюда :

åMD = M3 - Fi 3* h13 –G3 ×h8 + R42 ×h9 –G2 ×h10 +Fi 2* h11 + M2 -R12 t ×LBC =0

R12 t = (M3 - Fi3* h13 - G3 × h8 + R42 ×h9 - G2 × h10 + Fi2* h11 + M2 )/ h14 =203

Для определения R12 и R02 разглядим уравнение равновесия :

Согласно с этим векторным ур-нием строится Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат замкнутый силовой многоугольник. На чертеже выбирается полюс и от него проводится вектор случайной длины согласно направлению одной из сил. Масштабный коэффицент рассчитывается по формуле :

mF = R12 t /PF R12 t =203/40=5 Н/мм

Таблица 1.3.3. Данные для группы 2-3:

504 н 203 н 768 н 126 н 410 н 120 н 60 н
101 мм 41 мм 154 мм 25 мм 82 мм 24 мм 12 мм

Используя план сил, определим модули сил R02 и R12 :

R12 =72*5=360 H

R02 =136*5=680 H

Для определения реакций Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат в шарнире А разглядим ведущее звено.

Запишем уравнение моментов относительно точки A :

åM=-GA ×h14 +R12 ×h15 +Fур ×lAB =0

Fур =(G1 ×h16 -R21 ×h17 )/ lAB =(40*0.005-360*0.024)/0.03=-281

Для определения R02 запишем векторное уравнение равновесия сил

Согласно с этим векторным уравнением строится замкнутый силовой многоугольник. Масштабный коэффицент рассчитывается по формуле :

mF = G1 / PF Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат G1 =40/8=5 Н/мм

Таблица 1.3.4. Данные для ведущего звена:

40 н 405 н 281 н
8 мм 81 мм 56j мм

Используя план сил, определим модуль силы R01 :

R01 =56*5=280 H


2 РАСЧЕТ Частей КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР НА Крепкость.

2.1 Выбор расчетной схемы

В итоге динамического анализа плоского рычажного механизма определены наружные силы, действующие на звенья и кинематические пары. Такими наружными усилиями являются силы инерции Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат F , моменты инерции M , также реакции кинематических пар R , силы веса и полезного сопротивления.

Под действием наружных сил звенья плоского механизма испытывают сложные деформации. Для данного механизма преобладающим видом совместных деформаций является извив с растяжением – сжатием. Разглядим группу 4-5 как груз на 2-ух опорах, нагруженных надлежащими силами, т.е. избираем расчетную Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат схему.

2.2 Построение эпюр NZ , Qy , Mx

2.2.1 Построение эпюры NZ .

Используя способ сечений для обычной суммы NZ , получаем такие уравнения:

NZ 1 = Pпс +Fi 5 =100+170 = 270 (H)

NZ 2 = R24 n =410 (H)

По этим уравнениям строим эпюру NZ

2.2.2 Построение эпюры Qy .

Для поперечной силы Qy ,используя способ сечений записываются такие аналитические уравнения :

Qy 1 =R65 -G Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат5 =97-100=-3(H)

Qy 2 =R24 t =57 (H)

По этим уравнениям строим эпюру Qy .

2.2.3 Построение эпюры Mx .

На участках 1 и 2 записываем уравнения для изгибающего момента :

Mx 1 =( R65 -G5 )×z1 , 0£Z1 £0,0325

Mx =0 1 =0

Mx =0.0325 1 =-0,01 (н*м)

Mx 2 = -R24 t ×Z2 , 0£Z2 £0,0325

Mx =0 2 =0

Mx =0.325 2 =-1,8 (н*м)

По этим уравнениям строим эпюру Mx , из неё Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат видно, что опасное сечение проходит через точку S4 , так как в ней изгибающий момент Mx и обычная сила - максимальны:

Mmax =1.7 Н×м

2.3 Подбор сечений

Из условия smax =Mx max / Wx £[s] , (материал звеньев СТ 3 [s]=120 МПа), находим :

Wx =1700/120=14(мм3 )=0,014(см3 )

1) Круглое сечение Wx =p×d3 /32»0,1d3

d Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат= = = 5,1 мм

2) Прямоугольное сечение Wx =bh2 /6=4b3 /6, где h=2*b

b= =2.7 мм

h=5,4 мм

3) Двутавр Wx =0,014(см3 )

4) № профиля – 10

h=100 мм, b=70 мм, d=4.5 мм, t=7.2 мм, R=7.0 мм, r=3.0 мм


ВЫВОДЫ

Целью данного курсового проектирования было закрепление познаний, приобретенных во время исследования дисциплины «Теоретическая и прикладная механика», приобретение конструкторских способностей по проектированию рычажных устройств, которые всераспространены всюду в Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат полиграфическом производстве.

Во время проектирования была решена задачка: по избранной расчетной схеме и данным кинематическим чертам были определены размеры и нагруженость звеньев.

Выполняя курсовой проект по теоретической механике, завладела способами определения кинематических характеристик устройств, оценки сил, что действуют на отдельные звенья механизма, научилась творчески оценивать сконструированный механизм исходя из Анализ нагруженности плоского рычажного механизма 2 - реферат убеждений его предназначения – обеспечивать нужные характеристики движения звена.


ЛИТЕРАТУРА

1. Артоболевский И.И. Теория устройств и машин. – М.: Наука, 1988. – 640 с.

2. Тарг С.М. Лаконичный курс теоретической механики. – М.: Высшая школа, 1986. – 416 с.

3. Степин П.А. Сопротивление материалов. – 7-е изд. – М.: Высшая школа, 1983. – 303 с.


analiz-obshego-okruzheniya-organizacii.html
analiz-ocenka-i-vibor-polzovatelem-paketov-prikladnih-programm-dlya-avtomatizacii-svoej-deyatelnosti-microsoft-access-referat.html
analiz-ohrani-truda-i-tehniki-bezopasnosti-v-ooo-heppilon.html